CHƢƠNG 4 : MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG TUA-BIN ĐIỆN GIÓ
4.3. Các loại máy phát điện khác
4.3.1. Máy phát điện cao áp – HVG (Highvoltage generator).
Thơng thƣờng, máy phát điện Tua-bin điện gió có điện áp là 690V và do đó nó địi hỏi một biến áp trên thùng Nacelle hoặc ở dƣới chân của tháp gió. Việc tăng điện áp của máy phát điện là để giảm dịng điện và do đó làm giảm tổn thất và tổn hao nhiệt. Điều này có thể dẫn đến giảm kích thƣớc của máy phát điện và tăng hiệu quả của Tua-bin gió, đặc biệt là ở tải cao hơn. Nếu điện áp của máy phù hợp với điện áp lƣới điện, việc kết nối với lƣới điện sẽ không cần biến áp. HVG đƣợc sản xuất nhƣ máy phát điện đồng bộ và nhƣ máy phát điện không đồng bộ. HVG là máy phát điện
điện áp xoay chiều thích hợp cho các Tua-bin gió cơng suất lớn hơn 3MW. Những khó khăn chủ yếu là chi phí cao của tồn bộ hệ thống, nó khơng chắc chắn về lợi ích dài hạn và yêu cầu an tồn, trong đó có nhiều phức tạp hơn so với các máy điện áp thấp. Giá của HVG, các thiết bị điện tử và thiết bị phụ trợ, chẳng hạn nhƣ bộ chuyển mạch (switchgears), tăng đáng kể với kích thƣớc của máy phát điện. Giá có thể giảm trong tƣơng lai nếu số lƣợng của Tua-bin gió với HVG tăng đáng kể.
Cho đến nay, chỉ có rất ít ngun mẫu Tua-bin gió đã đƣợc thiết kế. Các cơng ty khác nhau có khởi xƣớng, với thành cơng khơng lớn trong các dự án nghiên cứu khác nhau trên Tua-bin gió HVG trong vài năm qua. Lagerwey đã bắt đầu sản xuất hàng loạt loại LW72 Tua bin 2MW với một máy phát điện đồng bộ với một điện áp đầu ra là 4 kV. Trái ngƣợc với những gì đã đƣợc dự kiến, loại Windformer/ABB 3MW chƣa đƣợc thành cơng. Tuy nhiên, hiện nay khơng có nhiều tua-bin gió thƣơng mại có sẵn với HVG. Thay vì sử dụng HVG, xu hƣớng đã đƣợc thay đôit theo hƣớng di chuyển biến áp vào vỏ bọc động cơ.
4.3.2. Máy phát điện từ hóa chuyển đổi – TWRG (The switched reluctance generator).
Động cơ SRG đã xuất hiện trong những năm qua rất thiết thực và cơ cấu cơ khí đơn giản, hiệu quả cao, chi phí giảm và nó tạo điều kiện để loại bỏ các hộp số (Kazmierkowski, Krishnan và Blaabjerg, năm 2002). Nó rất hấp dẫn cho các ứng dụng hàng khơng vũ trụ vì có khả năng tiếp tục hoạt động khi giảm các đầu ra trong sự hiển thị lỗi trong máy phát điện riêng của nó. Khảo sát các thuộc tính tích cực và tiêu cực của SRG nằm trong LH Hansen et al (2001). Các tài liệu về SRG liên quan đến tua-bin gió là khơng đáng kể và nhiều năm nghiên vẫn cịn phải đƣợc thực hiện trƣớc khi SRG đƣợc đƣa ra ứng dụng trong tua-bin.
SRG là một máy phát điện đồng bộ với cấu trúc gấp đôi cực lồi, cực lồi trên stator và cả rotor. Kích thích của từ trƣờng đƣợc cung cấp bởi dòng s tato giống nhƣ cách nó đƣợc cung cấp trong máy phát điện cảm ứng. SRG đƣợc coi là kém hơn so với máy PMSG bởi vì mật độ điện năng thấp hơn. SRG địi hỏi một cơng cụ chuyển đổi điện áp tỉ lệ tự nhiên (full-scale power converter) để hoạt động nhƣ một máy phát điện nối lƣới. Hơn nữa, SRG có hiệu quả thấp hơn so với một PMSG và điện áp là thấp hơn
so với máy phát điện không đồng bộ (Theo Kazmierkowski, Krishnan and Blaabjerg, năm 2002).
4.3.3. Máy phát điện ngang dòng – TFG (Transverse flux generator).
Bản chất của hoạt động của nó giống một máy phát đồng bộ. Máy phát điện ngang dòng bao gồm một số lƣợng rất lớn các cực, điều đó có thể làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng trực tiếp không dùng hộp số. Tuy nhiên, TFG có rị rỉ điện cảm tƣơng đối lớn. Trong máy phát, điện từ trở có thể tạo ra hệ số cơng suất rất thấp lúc hoạt động bình thƣờng, và dịng ngắn mạch là khơng đủ lớn để tác động bộ phận bảo vệ. Một bất lợi của TFG là số lƣợng lớn các bộ phận riêng lẻ nên nó địi hỏi sử dụng một công nghệ lắp ghép. Với sự tiến bộ của cơng nghệ năng lƣợng, tình trạng này sẽ sớm đƣợc cải thiện.